JP2013010158A - Automatic clamp method for ingot block - Google Patents

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cylindrical ingot
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Yutaka Yoshida
吉田  裕
Kazuo Kobayashi
一雄 小林
Hiroaki Kida
浩章 喜田
Tomio Kubo
富美夫 久保
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Okamoto Machine Tool Works Ltd
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Okamoto Machine Tool Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the amount of grinding debris to be produced when applying cylindrical grinding to the outer peripheral face of an cylindrical sapphire ingot block.SOLUTION: Auto loader equipment 13 is used for clamping devices 7a, 7b to automatically clamp a workpiece. After the workpiece is clamped once, height measuring equipment HS is used for measuring the height of the outer peripheral face of the clamped workpiece, and after the workpiece is re-clamped to move its C-axis position by a value (H-H)/2 half a difference between a maximum height (H) and a minimum height (H), a cup wheel type grinding wheel 10g is used for starting the in-feed cylindrical grinding of the workpiece.

Description

本発明は、オートローダー(自動搬入機器)のハンド爪を用いてインゴットブロックを把持した後、主軸台と心押台よりなるクランプ装置へインゴットブロックを搬入し、ついで、インゴットブロックのC軸両端を支架する際のインゴットブロックの自動クランプ方法に関する。クランプ装置に正しく支架されたインゴットブロックは、回転するカップホイール型砥石とインゴットブロックの相対的な左右方向の移動により表面を0.5〜8mm厚み研削加工により面取りされ、表面が平滑なインゴットブロックとされる。   In the present invention, after holding an ingot block using a hand claw of an autoloader (automatic loading device), the ingot block is loaded into a clamping device including a headstock and a tailstock, and then both ends of the C-axis of the ingot block are connected to each other. The present invention relates to an automatic clamping method of an ingot block at the time of suspension. The ingot block that is correctly supported by the clamping device is a chamfered surface by 0.5-8 mm thickness grinding by relative movement of the rotating cup wheel type grindstone and the ingot block, and the surface is smooth. Is done.

DRAM、SOI基板、太陽発電基板等の単結晶シリコン基板、LED基板用のサファイア基板、GaAs基板等の素材の円柱状インゴットブロックは、チョクラルスキー法(CZ法)により育成した単結晶シリコンインゴット、またはベルニューイ法で育成した化合物半導体インゴットの結晶方向をX線解析装置で測定し、必要により円柱状ロッドを作成し、この円柱状インゴットを主軸台と心押台よりなるクランプ装置に支架した状態でインゴットの結晶方向をX線解析装置で測定し、円柱状インゴットのC軸方向に直角な結晶方向にダイソウや内周刃やワイヤーソー等のスライシング装置で250mm、500mm、1,000mmの長さに切断され、円柱状インゴットブロックの面取り加工メーカーあるいは半導体基板製造メーカーに供給されている。円柱状インゴットブロックの直径は、2インチ、4インチ、6インチ、8インチ、12インチのものが市場より入手できる。   Single crystal silicon substrates such as DRAM, SOI substrates, solar power generation substrates, sapphire substrates for LED substrates, and cylindrical ingot blocks made of materials such as GaAs substrates are single crystal silicon ingots grown by the Czochralski method (CZ method), Alternatively, the crystal direction of the compound semiconductor ingot grown by the Bernoulli method is measured with an X-ray analyzer, and if necessary, a cylindrical rod is created, and this cylindrical ingot is supported on a clamp device comprising a headstock and a tailstock. The crystal direction of the ingot is measured with an X-ray analyzer, and the length of the cylindrical ingot is 250 mm, 500 mm, or 1,000 mm with a slicing device such as a diatom, an inner peripheral blade, or a wire saw in a crystal direction perpendicular to the C-axis direction. Cut and chamfered column ingot block manufacturer or semiconductor substrate manufacturer It has been supplied. The diameters of the cylindrical ingot blocks are 2 inches, 4 inches, 6 inches, 8 inches, and 12 inches available from the market.

円柱状インゴットブロックは、インゴットブロックのワイヤーカットソウによる厚み200〜900μmの厚みにスライス加工する際のインゴットブロック外周縁の割れや欠け等を防止するために外周部に面取り加工が施される。面取り加工方法としては、エッチング方法、CMP研磨方法、カップホイール型砥石を用いる円筒研削方法が実施されている。   The cylindrical ingot block is chamfered on the outer peripheral portion in order to prevent cracking or chipping of the outer periphery of the ingot block when slicing to a thickness of 200 to 900 μm by the wire cut saw of the ingot block. As a chamfering method, an etching method, a CMP polishing method, and a cylindrical grinding method using a cup wheel type grindstone are carried out.

特開2009−233819号公報(特許文献1)は、上記X線解析装置で結晶方向を検出した単結晶シリコンインゴットに結晶方向をマーク付けし、このマーク付けした単結晶シリコンインゴットブロックを、
主軸台と心押台よりなるクランプ装置、前記単結晶シリコンインゴットブロックの回転軸(C軸)方向(左右方向)に移動可能な円筒研削砥石と、前記単結晶インゴットブロックにオリエンテーションフラットおよび/またはノッチ加工を行う砥石と、結晶線を基準にしてマークを付された前記単結晶インゴットの側面の画像を取り込むカメラと、前記取り込んだ画像を処理するコントローラーから成り、前記マークの位置を認識して記憶する画像処理手段と、前記単結晶インゴットの結晶方位をX線回折測定するためのX線回折装置とを具備した単結晶インゴットの円筒研削装置の前記クランプ装置で挟持し、
前記画像処理手段により前記予め付されたマークの位置を記憶し、前記クランプ装置により前記インゴットを軸周りに回転させながら前記円筒研削ホイールを前記インゴットの回転軸方向に移動させて前記インゴットの側面を円筒研削した後、
前記X線回折装置により前記インゴットの結晶方位をX線回折測定し、前記マークの位置を基準として前記測定した回折ピークから所定の結晶方位の位置を特定し、前記特定した位置を基準として任意の位置に前記砥石によりオリエンテーションフラットおよび/またはノッチ加工を行う単結晶インゴットブロクの円筒研削装置を提案する。
JP 2009-233819 A (Patent Document 1) marks a crystal direction on a single crystal silicon ingot whose crystal direction is detected by the X-ray analyzer, and the marked single crystal silicon ingot block is
Clamp device comprising a headstock and a tailstock, a cylindrical grinding wheel movable in the rotation axis (C-axis) direction (left-right direction) of the single crystal silicon ingot block, and an orientation flat and / or notch on the single crystal ingot block It consists of a grindstone for processing, a camera that captures an image of the side surface of the single crystal ingot marked with a crystal line as a reference, and a controller that processes the captured image, and recognizes and stores the position of the mark Sandwiched by the clamping device of the single-crystal ingot cylindrical grinding device comprising: an image processing means for performing X-ray diffraction measurement of the crystal orientation of the single crystal ingot;
The position of the mark added in advance is stored by the image processing means, and the cylindrical grinding wheel is moved in the direction of the axis of rotation of the ingot while rotating the ingot around the axis by the clamp device to move the side surface of the ingot. After cylindrical grinding
X-ray diffraction measurement of the crystal orientation of the ingot is performed by the X-ray diffractometer, the position of a predetermined crystal orientation is specified from the measured diffraction peak with the position of the mark as a reference, and the arbitrary position with reference to the specified position A cylindrical grinder for a single crystal ingot block that performs orientation flat and / or notch processing with the above-mentioned grindstone at a position is proposed.

円柱状インゴットブロックは、インゴットブロックのワイヤーカットソウによる厚み200〜900μmの厚みにスライス加工する際のインゴットブロック外周縁の割れや欠け等を防止するために外周部に面取り加工が施される。面取り加工方法としては、エッチン
グ方法、CMP研磨方法、カップホイール型砥石を用いる円筒研削方法が実施されている。
The cylindrical ingot block is chamfered on the outer peripheral portion in order to prevent cracking or chipping of the outer periphery of the ingot block when slicing to a thickness of 200 to 900 μm by the wire cut saw of the ingot block. As a chamfering method, an etching method, a CMP polishing method, and a cylindrical grinding method using a cup wheel type grindstone are carried out.

表面が平滑に面取り加工された円柱状インゴットブロックは、その用途が太陽光発電板であるときは、主軸台と心押台よりなるクランプ装置に円柱状インゴットブロックのC軸両端を支架し、回転するカップホイール型砥石とインゴットブロックの相対的な左右方向の移動により表面を0.5〜8mm厚み研削加工により面取りされ、表面が平滑なインゴットブロックとされる。   When a cylindrical ingot block with a smooth chamfered surface is used for a photovoltaic power generation plate, both ends of the C-axis of the cylindrical ingot block are supported on a clamp device composed of a headstock and a tailstock and rotated. The surface is chamfered by a thickness grinding process of 0.5 to 8 mm by relative movement of the cup wheel type grindstone and the ingot block in the left-right direction, and the surface is made into a smooth ingot block.

本願特許出願人は、特願2010−251483号明細書(特許文献2)にて、
a)機枠(ベース)上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル
b)このワークテーブル上に左右に分離して搭載された主軸台と心押台の一対よりなるクランプ機構、
c)前記クランプ機構に支架されたワーク(角柱状インゴット)を載せた前記ワークテーブルを左右方向に往復移動させる駆動機構、
d)前記ワークテーブルを正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、
e)前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石の一対をその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた第一研削ステージ、
f)前記第一研削ステージの右横側に平行に設けた、前後移動可能な砥石軸の一対に軸承されたカップホイール型砥石の一対をその砥石面が相対向するようにワークテーブルを挟んでワークテーブル前後に設けられた第二研削ステージ、
g)上記第二研削ステージの右横側であって前記ワークテーブルの前側に位置するハウジング材にワークを前記クランプ機構への移出入を可能とする開口部を備えるロードポート、
および、
h)上記ロードポートに対向する前記ワークテーブルの後側に、砥石車を有する砥石軸をワークテーブルの左右方向に平行であって、この砥石軸をその軸芯が前後方向に移動可能にツールテーブル上に設けたRコーナー部研削ステージ、
を設けたことを特徴とする面取り加工装置を提案した。
The patent applicant of the present application is described in Japanese Patent Application No. 2010-251383 (Patent Document 2).
a) Work table provided on the machine frame (base) so as to be able to reciprocate in the left-right direction on a guide rail provided in the left-right direction b) A headstock mounted separately on the work table on the left and right A clamping mechanism comprising a pair of tailstocks,
c) A drive mechanism for reciprocating the work table on which a work (rectangular prism-shaped ingot) supported by the clamp mechanism is mounted in a horizontal direction;
d) The work table is viewed from the front side at a right angle, and from the left side to the right side,
e) a first grinding stage provided in front of and behind the work table with a pair of cup wheel type grindstones supported by a pair of grindstone axes movable back and forth sandwiching the work table so that the grindstone surfaces face each other;
f) A pair of cup wheel type grindstones mounted parallel to the right side of the first grinding stage and supported by a pair of grindstone shafts that can move back and forth are sandwiched between the work tables so that the grindstone surfaces face each other. A second grinding stage provided before and after the worktable,
g) a load port provided with an opening that allows a workpiece to be transferred to and from the clamp mechanism in a housing material located on the right side of the second grinding stage and on the front side of the work table;
and,
h) On the rear side of the work table facing the load port, a grinding wheel shaft having a grinding wheel is parallel to the horizontal direction of the work table, and the grinding wheel shaft is movable in the front-rear direction. R corner grinding stage provided above,
We proposed a chamfering machine characterized by the provision of

特開2009−55039号公報(特許文献3)は、又、円柱状シリコンブロックをバンドソウで面取りして角柱状シリコンブロックとした後、砥粒径が80〜60μmのカップホイール型砥石で側平面を粗研削加工し、ついで、砥粒径が3〜40μmのカップホイール型砥石で側平面を仕上げ研削加工し、さらに表面をエッチング処理したのち、スライシング加工して角状ウエハを製造する方法を提案する。   JP-A-2009-55039 (Patent Document 3) also describes that after a cylindrical silicon block is chamfered with a band saw to form a prismatic silicon block, a side surface is formed with a cup wheel type grindstone having an abrasive grain size of 80 to 60 μm. We propose a method of manufacturing a square wafer by rough grinding, then finish grinding the side surface with a cup wheel grindstone with an abrasive grain size of 3 to 40 μm, etching the surface, and then slicing the surface. .

特開2009−233819号公報JP 2009-233819 A 特願2010−251483号明細書(非公開)Japanese Patent Application No. 2010-251483 (not disclosed) 特開2009−55039号公報JP 2009-55039 A

麻生首相のアース・グリーン・インダストリー政策およびオバマ大統領のグリーン・ニューデイル政策の一環から太陽光発電板、LED基板が注目され、円柱状シリコンブロックやサファイア円柱状インゴットブロックの供給不足が問題視され、2010年後半にお
いて研削屑の出が少ない面取り加工装置の出現が半導体基板業界より望まれている。
As a result of Prime Minister Aso's Earth Green Industry policy and President Obama's Green Newdale policy, solar power generation boards and LED substrates have attracted attention, and the shortage of supply of cylindrical silicon blocks and sapphire cylindrical ingot blocks is considered a problem. In the second half of 2010, the appearance of a chamfering processing apparatus with less generation of grinding waste is desired by the semiconductor substrate industry.

特許文献1記載の円筒研削装置を利用する半導体基板メーカーは、円柱状インゴットブロックの面取り加工代(t)を0.5〜1.5mmと少なく面取り加工プログラムに設定し、この加工プログラムをコントローラー(数値制御装置)のメモリー部に記憶させ、加工業者が前記円柱状インゴットブロックのC軸両端をクランプ装置に挟持させたのち、円柱状インゴットブロックの面取り加工作業者は金槌で円柱状インゴットブロックを叩いてクランプ装置のワーク支持軸に対する円柱状インゴットブロックのC軸位置を研削砥石の研削砥石開始位置高さに合わせてから、研削砥石による円柱状インゴットブロックの面取り加工を開始している。 Semiconductor substrate manufacturers to use a cylindrical grinding apparatus described in Patent Document 1, chamfering allowance of the cylindrical ingot block (t e) is set to less chamfering programs and 0.5 to 1.5 mm, the controller of the machining program (Numerical control device) The data is stored in the memory unit, and after the processor holds the both ends of the C-axis of the cylindrical ingot block between the clamping devices, the chamfering operator of the cylindrical ingot block uses a hammer to hold the cylindrical ingot block. The chamfering of the cylindrical ingot block using the grinding wheel is started after the C-axis position of the cylindrical ingot block with respect to the workpiece support shaft of the clamping device is matched with the grinding wheel starting position height of the grinding wheel.

この円柱状インゴットブロックのクランプ装置への挟持(支架)位置の補正方法は、再生に利用される研削屑の発生量が減量される利点がある。しかし、金槌で円柱状インゴットブロックを叩く手作業で挟持位置が補正されるので、研削面取り加工された円柱状インゴットブロックの中には、C軸補正位置が正確ではなく、外周寸法が不足の円柱状インゴットブロックが見出され、これがロス基板発生原因となるので、再生加工品として廻されるので基板生産率低下の原因となっている。例えば、サファイア基板においては、ワイヤーカット法により円柱状インゴットブロックをスライス加工した厚み0.2〜1.0mmのサファイア基板のオリフラ直角に対する結晶配位方向角度が0.5度を越えるとサファイア基板としては不良品扱いとなるからである。   This method of correcting the position where the cylindrical ingot block is clamped (supported) in the clamping device has the advantage that the amount of generated grinding scraps used for regeneration is reduced. However, since the clamping position is corrected manually by hitting the cylindrical ingot block with a hammer, the C-axis correction position is not accurate and the outer circumference is insufficient in some of the cylindrical ingot blocks that have been chamfered. Since a columnar ingot block is found and this causes loss substrate generation, it is rotated as a reprocessed product, causing a reduction in substrate production rate. For example, in the case of a sapphire substrate, if the crystal orientation direction angle with respect to the orientation flat angle of the sapphire substrate having a thickness of 0.2 to 1.0 mm obtained by slicing a cylindrical ingot block by the wire cut method exceeds 0.5 degrees, a sapphire substrate is obtained. This is because it is treated as a defective product.

本発明者等は、前記特許文献2記載のインゴットブロックの面取り加工装置で使用されるオートローダー機器およびクランプ装置を利用し、インゴットブロック(ワーク)のクランプ装置への自動クランププログラムを変更してワークをオートローダー機器のロボット爪で把持し、クランプ装置に搬入して支架させ、支架させたワークの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を測定し、この2点の外周位置高さの差(H−H)の1/2量だけインゴットブロックのC軸位置の前記クランプ装置の支持軸への挟持位置を補正することにより不良率を低減させることができると想定し、本発明に到った。 The inventors have used an autoloader device and a clamp device used in the chamfering apparatus for an ingot block described in Patent Document 2, and changed an automatic clamp program to the clamp device for the ingot block (workpiece) to change the workpiece. Is gripped by the robot claw of the autoloader device, loaded into the clamping device and supported, and the outer peripheral position height (H r , H l ) in the vicinity of both ends of the supported work is measured. Assuming that the defect rate can be reduced by correcting the clamping position of the C-axis position of the ingot block to the support shaft of the clamping device by a half amount of the difference in height (H r -H l ), The present invention has been reached.

本発明の請求項1は、オートローダー機器のロボット爪で直径がRmm、研削取り代(t)設定がtmm厚みの円筒状インゴットブロック(ワーク)の中央部を把持し、
前記ロボット爪に把持されたワークをクランプ装置を構成する主軸台と心押台の間へ搬入し、
前記心押台を前進させて前記ワークの長手方向(C軸方向)の両端を前記クランプ装置で支架させた後、オートローダー機器のロボット爪をワークより遠ざけ、クランプ装置に支架させたワークの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を高さ測定機器を用いて前記ワークを主軸台でC軸周りに360度回転させながら測定し、
この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値と最小値の差(H−H)の1/2量を算出し、
次いで、前記ワークの中央を前記オートローダー機器のロボット爪で把持した後、クランプ装置の心押台を後退させてワークの挟持を開放し、
前記オートローダー機器のロボット爪に把持されたワークを前記の算出された(H−H)の1/2量だけインゴットブロックのC軸位置を移動させる前記クランプ装置の支持軸(C軸)への補正を行った後、前記心押台を前進させて前記クランプ装置に支架させるとともに、ロボット爪をワークより遠ざけ、
支架させた前記ワークの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を高さ測定機器により前記ワークを主軸台でC軸周りに360度回転させながら測定し、
この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)が共に(R/2−t)mm以上であればワークのクランプ装置への
自動クランプ終了の信号を発信し、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックの面取り研削加工を開始する、
前記測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)の少なくとも1点の外周位置高さの値が(R/2−t)mm未満であればワークのクランプ装置への自動クランプ不良の信号を発信し、前記オートローダー機器のロボット爪でワークの中央部を把持した後、前記心押台を後退させてワークの支架を開放し、次いでロボット爪を移動させてワークをクランプ装置外へ搬送する、
ことを特徴とするインゴットブロックの自動クランプ方法を提供するものである。
Claim 1 of the present invention grips the central portion of a cylindrical ingot block (work) having a diameter of Rmm and a grinding allowance (t) setting of t g mm thickness with a robot claw of an autoloader device,
The work gripped by the robot claw is carried between the headstock and the tailstock constituting the clamping device,
After the tailstock is advanced and both ends in the longitudinal direction (C-axis direction) of the workpiece are supported by the clamp device, the robot claw of the autoloader device is moved away from the workpiece and both ends of the workpiece supported by the clamp device Measure the peripheral height (H r , H l ) in the vicinity while rotating the workpiece 360 degrees around the C axis on the headstock using a height measuring instrument,
Calculate the ½ amount of the difference (H h −H m ) between the maximum value and the minimum value of the outer peripheral position height from the two C-axis measured.
Next, after gripping the center of the workpiece with the robot claw of the autoloader device, the tailstock of the clamp device is retracted to release the workpiece,
Support shaft (C axis) of the clamp device for moving the C-axis position of the ingot block by a half amount of the calculated (H h -H m ) of the work held by the robot claw of the autoloader device After the correction to, the tailstock is moved forward and supported on the clamping device, and the robot claw is moved away from the workpiece,
The height (H r , H l ) of the outer peripheral position in the vicinity of both ends of the supported work is measured while rotating the work 360 degrees around the C axis on the headstock using a height measuring device,
The value of the maximum value of the peripheral position height from C axis of the measured two points (H h) and minimum value (H m) (H h, H m) are both (R / 2-t g) mm If it is above, it sends a signal of automatic clamping end to the workpiece clamping device, and starts chamfering grinding of the cylindrical ingot block by the cup wheel type grindstone in the next process,
The value of the outer peripheral position height of at least one of the maximum value (H h ) and the minimum value (H m ) (H h , H m ) of the outer peripheral position height from the two measured C axes. Is less than (R / 2−t g ) mm, an automatic clamping failure signal is transmitted to the workpiece clamping device, the center portion of the workpiece is gripped by the robot claw of the autoloader device, and then the tailstock To move the robot claw and move the workpiece out of the clamping device.
An automatic clamping method for an ingot block is provided.

本発明のオートローダー機器を利用する円筒状インゴットブロックの自動クランプ方法は、研削取り代(t)が小さいインゴットブロックであってもクランプ装置上で、インゴットブロックの砥石による面取り加工の可能性有無を評価できるので、不良インゴットブロックに研削加工の機会を与えない。また、研削取り代(t)が小さいので、面取り加工屑の発生量を少なくすることができる。 The method for automatically clamping a cylindrical ingot block using the autoloader device according to the present invention has the possibility of chamfering with a grindstone of the ingot block on the clamp device even if the ingot block has a small grinding allowance (t g ). Therefore, the ingot block is not given an opportunity for grinding. Moreover, since the grinding allowance ( tg ) is small, the generation amount of chamfering process waste can be reduced.

図1は特許文献2に記載の面取り加工装置を正面左側斜め約15度の角度から見た斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of the chamfering apparatus described in Patent Document 2 as seen from an angle of about 15 degrees obliquely to the left front side. 図2は特許文献2に記載の面取り加工装置の平面面である。FIG. 2 is a plane surface of the chamfering apparatus described in Patent Document 2. 図3は特許文献2に記載の面取り加工装置の右側面である。FIG. 3 is a right side surface of the chamfering apparatus described in Patent Document 2. 図4は特許文献2に記載の面取り加工装置にインゴットブロックをクランプ装置へクランプする状態を示す平面図で、オートローダー機器が省略されている。FIG. 4 is a plan view showing a state where the ingot block is clamped to the clamping device in the chamfering processing device described in Patent Document 2, and the autoloader device is omitted. 図5はインゴットブロックをクランプ装置へ自動クランプするステップ図である。FIG. 5 is a step diagram for automatically clamping the ingot block to the clamping device. 図6はインゴットブロックをクランプ装置へ自動クランプするフローシートである。FIG. 6 is a flow sheet for automatically clamping an ingot block to a clamping device.

オートローダー機器13とクランプ装置7を説明するため、図1、図2、図3および図4に示される特許文献2記載の面取り加工装置1について説明する。この面取り加工装置1は、機枠(ベース)2に左右方向に延びて敷設された一対の案内レール3,3上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル4を設けてある。このワークテーブル4の左右往復移動は、サーボモータ5による回転駆動をボールネジ6が受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台(図示されていない)が左方向または右方向に前進することにより、この固定台表面にワークテーブル4の裏面が固定されているワークテーブル4が左方向または右方向に前進する。ワークテーブル4の左方向または右方向の前進は、サーボモータ5の回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。   In order to describe the autoloader device 13 and the clamp device 7, the chamfering device 1 described in Patent Document 2 shown in FIGS. 1, 2, 3 and 4 will be described. The chamfering apparatus 1 is provided with a work table 4 provided so as to be able to reciprocate in a left-right direction on a pair of guide rails 3, 3 laid on a machine frame (base) 2 in a left-right direction. When the work table 4 is reciprocated left and right, the ball screw 6 receives rotation driven by the servo motor 5 and rotates, and a fixing base (not shown) screwed to the ball screw advances leftward or rightward. As a result, the work table 4 having the back surface of the work table 4 fixed to the surface of the fixed base advances in the left direction or the right direction. The advancement of the work table 4 in the left direction or the right direction depends on whether the rotation shaft of the servo motor 5 is clockwise or counterclockwise.

このワークテーブル4上に左右に分離して搭載された主軸台7aと心押台7bの一対よりなるクランプ機構7が搭載されている。よって、ワークテーブル4の左方向または右方向の移動に付随してこのクランプ機構7も左方向または右方向に移動し、クランプ機構7の主軸台センター支持軸7aと心押台センター支持軸7bにより支架(挟持)されて宙吊り状態となったワーク(円柱状または角柱状インゴットブロック)wがRコーナー部研削ステージ9、第一研削ステージ10、第二研削ステージ11、またはロードポート8位置へと移動することが可能となっている。 A clamp mechanism 7 comprising a pair of a headstock 7a and a tailstock 7b mounted separately on the work table 4 is mounted. Therefore, the clamping mechanism 7 in association with the movement of the left or right of the work table 4 is also moved to the left or right direction, the headstock center support shaft 7a 1 and the tailstock center support shaft 7b of the clamping mechanism 7 The workpiece (columnar or prismatic ingot block) w that is suspended (clamped) by 1 and suspended is moved to the R-corner grinding stage 9, the first grinding stage 10, the second grinding stage 11, or the load port 8 position. It is possible to move.

クランプ装置7は特許文献1で示されるように公知のチャック機構であり、円筒研削盤でよく使用されている。主軸台7aは主軸台センター支持軸7aをサーボモータ7aで回転させることによりワークwを360度あるいは90度回転させる機能を有する。心
押台7bは空気シリンダー7e駆動でガイドレール上を左右に移動できる移動台7b上に設けられ、ワークをクランプ機構7で支架したのち、レバーを押し下げることにより固定し、ワークテーブル4の移動により心押台7bを搭載する移動台7bが移動するのを防ぐ。
As shown in Patent Document 1, the clamp device 7 is a known chuck mechanism and is often used in a cylindrical grinder. Headstock 7a has a function of rotating the workpiece w 360 degrees or 90 degrees by rotating the headstock center support shaft 7a 1 by the servo motor 7a m. Tailstock 7b is provided on the movable table 7b t which can be moved on the guide rails with an air cylinder 7e drive the left and right, after支架the workpiece by the clamp mechanism 7, and fixed by depressing the lever, movement of the work table 4 moving base 7b t for mounting the tailstock 7b is prevented from moving by.

前記Rコーナー部研削ステージ9、第一研削ステージ10、第二研削ステージ11、およびロードポート8の位置関係は、前記ワークテーブル4を正面側から直角に見る方向であって、かつ、左側方向より右側方向へ向かって、第一研削ステージ10、第二研削ステージ11、ロードポート8を設け、このロードポート8の背面にRコーナー部研削ステージ9が設けられる。Rコーナー部研削ステージ9、第一研削ステージ10および第二研削ステージ11は密閉カバー12で覆われている。また、ロードポート8は片手横スライド扉12aにより閉じられる。密閉カバー12で覆われた各研削ステージ9,10,11の空間には排気ダクト13が接続され、この空間内に浮遊するミストや研削屑を外部へ排出する。   The positional relationship among the R corner portion grinding stage 9, the first grinding stage 10, the second grinding stage 11, and the load port 8 is a direction in which the work table 4 is viewed from a right angle from the front side and from the left side direction. A first grinding stage 10, a second grinding stage 11, and a load port 8 are provided toward the right side, and an R corner portion grinding stage 9 is provided on the back surface of the load port 8. The R corner portion grinding stage 9, the first grinding stage 10 and the second grinding stage 11 are covered with a hermetic cover 12. The load port 8 is closed by a one-hand side sliding door 12a. An exhaust duct 13 is connected to the space of each grinding stage 9, 10, 11 covered with the hermetic cover 12, and mist and grinding debris floating in this space are discharged to the outside.

第一研削ステージ10は、サーボモータ10m,10mの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル10t,10t上に設けられた砥石軸の一対10a,10aに軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対10g,10gをその研削砥石面10g,10gが相対向するようにワークテーブル4を挟んでワークテーブル4前後に対称にかつ砥石軸芯10,10が同一線上となる位置に設け、これら砥石軸10a,10aはサーボモータ10,10の回転駆動により回転される構造となっている。 The first grinding stage 10 is composed of a cup wheel type grindstone or a ring-shaped grindstone supported by a pair of grindstone shafts 10a, 10a provided on tool tables 10t, 10t that can be moved back and forth by rotation of servo motors 10m, 10m. provided at a position where the pair 10 g, the grinding wheel surface 10 g s a 10 g, 10 g s is and symmetrically around the work table 4 across the work table 4 so as to face each other grinding wheel axis 10 o, 10 o is collinear these wheel spindle 10a, 10a has a structure that is rotated by the rotational driving of the servo motor 10 M, 10 M.

サーボモータ10m,10mによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル10t,10tの裏面が固定されているツールテーブル10t,10tが前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ10m,10mの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。   When the ball screw receives rotation by the servo motors 10m and 10m and rotates, and the fixing table screwed to the ball screw advances or retracts forward or backward, the tool tables 10t and 10t are placed on the surface of the fixing table. The tool tables 10t and 10t whose back surfaces are fixed move forward or backward. The forward or backward movement direction of the tool table depends on whether the rotation shafts of the servo motors 10m and 10m are clockwise or counterclockwise.

第二研削ステージ11は、サーボモータ11m,11mの回転駆動により前後移動可能なツールテーブル11t,11t上に設けられた砥石軸の一対11a,11aに軸承されたカップホイール型砥石またはリング状砥石の一対11g,11gをその研削砥石面11g,11gが相対向するようにワークテーブル4を挟んでワークテーブル4前後に対称にかつ砥石軸芯11,11が同一線上となる位置に設け、これら砥石軸11a,11aはサーボモータ11,11の回転駆動により回転される構造となっている。 The second grinding stage 11 is a cup wheel type grindstone or ring-shaped grindstone supported by a pair of grindstone shafts 11a, 11a provided on tool tables 11t, 11t that can be moved back and forth by the rotational drive of servo motors 11m, 11m. We provided at a position where the pair 11g, the grinding wheel surface 11g s to 11g, 11g s is and symmetrically around the work table 4 across the work table 4 so as to face each other grindstone axis 11 o, 11 o is collinear these wheel spindle 11a, 11a has a structure that is rotated by the rotational driving of the servo motor 11 M, 11 M.

サーボモータ11m,11mによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボール
ネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進移動または後退移動することにより、この固定台表面にツールテーブル11t,11tの裏面が固定されているツールテーブル11t,11tが前進または後退する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ11m,11mの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。
When the ball screw receives the rotation drive by the servo motors 11m and 11m and rotates, and the fixed base screwed into the ball screw moves forward or backward in the forward or backward direction, the tool table 11t, The tool tables 11t and 11t to which the back surface of 11t is fixed move forward or backward. The forward or backward movement direction of the tool table depends on whether the rotation shafts of the servomotors 11m and 11m are clockwise or counterclockwise.

第二研削ステージ11は、前記第一研削ステージ10の右横側に平行に設けられる。即ち、両ステージ10,11の砥石軸芯10,11が平行である。 The second grinding stage 11 is provided in parallel to the right side of the first grinding stage 10. That is, the grindstone axes 10 o and 11 o of both the stages 10 and 11 are parallel.

なお、前記第一研削ステージ10で使用する砥石および前記第二研削ステージ11で使用する砥石は、左右の砥石のいずれが粗研削砥石であっても精密仕上げ研削砥石であってもよい。図では、第一研削ステージ10で使用する砥石が粗研削砥石10gであり、第二研削ステージ11で使用する砥石は精密仕上げ研削砥石11gを用いた例を示す。   Note that the grindstone used in the first grinding stage 10 and the grindstone used in the second grinding stage 11 may be either rough grinding wheels or precision finish grinding wheels. The figure shows an example in which the grindstone used in the first grinding stage 10 is a rough grinding grindstone 10 g, and the grindstone used in the second grinding stage 11 is a precision finish grinding grindstone 11 g.

研削砥石10g,10g,11g,11gのカップホイール型砥石直径は、一辺が150mmの正方形状の太陽電池用シリコン基板用インゴットブロックを目的とするときは、240〜60mmであり、カップ砥石片の幅は3〜10mm、リング状砥石幅は5〜15mmであるのがシリコンインゴットの研削焼け防止の観点から好ましい。砥石の中心点から砥石幅外周の距離(半径)は、粗研削砥石の1個または2個と精密仕上げ研削砥石の2個は同一半径であるのが、インゴット面取り仕上げ面の平均粗さRaが良好なものとなる。また、一対の粗研削砥石10g,10gのカップホイール型砥石直径は同じであっても一方の直径が他方の直径よりも5〜20mm短くても良い。ワークが2〜6インチのサファイア基板用円柱状インゴットブロックであるときは、研削砥石10g,10g,11g,11gのカップホイール型砥石直径は、100〜240mmである。   The diameter of the grinding wheel 10g, 10g, 11g, and 11g is a wheel diameter of 240 to 60 mm when the square ingot block for a solar cell silicon substrate with a side of 150 mm is intended. Is preferably 3 to 10 mm and the ring-shaped grindstone width is 5 to 15 mm from the viewpoint of preventing grinding and burning of the silicon ingot. The distance (radius) from the center point of the wheel to the outer periphery of the wheel width is the same radius for one or two of the rough grinding wheels and two of the precision finish grinding wheels, but the average roughness Ra of the ingot chamfer finish surface is It will be good. Further, the cup wheel type grindstone diameters of the pair of coarse grinding wheels 10g, 10g may be the same or one diameter may be 5 to 20 mm shorter than the other diameter. When the workpiece is a cylindrical ingot block for a sapphire substrate having a size of 2 to 6 inches, the diameter of the grinding wheel 10g, 10g, 11g, 11g is 100 to 240 mm.

研削砥石10g,11gの砥粒は、ダイヤモンド砥粒、CBN砥粒が好ましく、結合剤(ボンド)はメタルボンド、ビトリファイドボンド、エポキシレジンボンドがよい。例えば、カップホイール型粗研削砥石10gは、例えば特開平9−38866号公報、特開2000―94342号公報や特開2004−167617号公報等に開示される有底筒状砥石台金の下部環状輪に砥石刃の多数を研削液が散逸する隙間間隔で環状に配置したカップホイール型砥石で、台金の内側に供給された研削液が前記隙間から散逸する構造のものが好ましい。このカップホイール型砥石10gの環状砥石刃の直径は、角柱状シリコンインゴットの一辺の長さの1.2〜1.5倍の直径であることが好ましい。前記カップホイール型粗研削砥石の環状砥石刃は、砥番100〜280番のダイヤモンドレジンボンド砥石、またはダイヤモンドビトリファイドボンド砥石が好ましい。また、カップホイール型精密仕上げ研削砥石11gの環状砥石刃は、砥番300〜1,200番のダイヤモンドレジンボンド砥石、ダイヤモンドビトリファイドボンド砥石、またはダイヤモンドメタルボンド砥石が好ましい。また、後述する砥石車9gとしては砥番300〜1,200番のダイヤモンド砥石車が好ましい。   The abrasive grains of the grinding wheels 10g and 11g are preferably diamond abrasive grains and CBN abrasive grains, and the binder is preferably a metal bond, vitrified bond, or epoxy resin bond. For example, a cup wheel type rough grinding wheel 10g is a lower annular shape of a bottomed cylindrical grinding wheel base metal disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-38866, 2000-94342, and 2004-167617. A cup wheel type grindstone in which a large number of grindstone blades are annularly arranged in a ring with a gap interval at which the grinding liquid dissipates, and the structure in which the grinding liquid supplied to the inside of the base metal is dissipated from the gap is preferable. The diameter of the annular grindstone blade of the cup wheel type grindstone 10g is preferably 1.2 to 1.5 times the length of one side of the prismatic silicon ingot. The ring wheel of the cup wheel type rough grinding wheel is preferably a diamond resin bond grindstone having a grind number of 100 to 280 or a diamond vitrified bond grindstone. The ring wheel of the cup wheel type precision finish grinding wheel 11g is preferably a diamond resin bond grindstone, a diamond vitrified bond grindstone, or a diamond metal bond grindstone with a grind number of 300 to 1,200. Further, as the grinding wheel 9g described later, a diamond grinding wheel having a grinding number of 300 to 1,200 is preferable.

研削液としては、純水、コロイダルシリカ水分散液、セリア水分散液、SC−1液、SC−2液、あるいは、純水とこれら前記の水分散液または研削液を併用する。なお、研削液としては、環境を考慮した水処理の面から純水のみを利用するのが好ましい。   As the grinding liquid, pure water, colloidal silica water dispersion, ceria water dispersion, SC-1 liquid, SC-2 liquid, or pure water and these water dispersion or grinding liquid are used in combination. As the grinding liquid, it is preferable to use only pure water from the viewpoint of water treatment considering the environment.

ロードポート8は、第二研削ステージ11の右横側であってワークテーブル4の前側に位置するハウジング材にワークwを前記クランプ装置7への移出入を可能とする開口部を設けることにより形成される。   The load port 8 is formed by providing an opening that allows the workpiece w to be transferred into and out of the clamping device 7 in the housing material located on the right side of the second grinding stage 11 and on the front side of the work table 4. Is done.

Rコーナー部研削ステージ9は、上記ロードポート8に対向する前記ワークテーブル4の後側に、砥石車9wを有する砥石軸9aをワークテーブル4の左右方向に平行であって、この砥石軸9aの軸芯9を前後方向に移動可能にツールテーブル9t上に設けた構造を採る。 The R corner portion grinding stage 9 has a grinding wheel shaft 9a having a grinding wheel 9w on the rear side of the work table 4 facing the load port 8, parallel to the horizontal direction of the work table 4, and the grinding wheel shaft 9a A structure in which the shaft core 9 o is provided on the tool table 9 t so as to be movable in the front-rear direction is adopted.

砥石軸9aの回転駆動はサーボモータ9の回転駆動により行われ、ツールテーブル9tの前進後退は、サーボモータ9mによる回転駆動をボールネジが受けて回転し、このボールネジに螺合された固定台が前方向または後方向に前進または後退することにより、この固定台表面にツールテーブル9tの裏面が固定されているツールテーブル9tが案内レール9r,9r上を前進移動または後退移動する。このツールテーブルの前進または後退の移動方向は、サーボモータ9mの回転軸が時計廻り方向か、逆時計廻り方向かに依存する。 Rotation of the wheel spindle 9a is performed by the rotation of the servomotor 9 M, forward and backward in the tool table 9t rotates by receiving the rotational driving by the servo motor 9m ball screw, fixing base which is screwed to the ball screw is By moving forward or backward in the forward or backward direction, the tool table 9t having the back surface of the tool table 9t fixed to the fixed base surface moves forward or backward on the guide rails 9r and 9r. The forward or backward movement direction of the tool table depends on whether the rotation shaft of the servo motor 9m is clockwise or counterclockwise.

図1において符号20は制御装置を、符号21は操作盤を示す。また、図2において、符号9cは研削液供給管を示す。   In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a control device, and reference numeral 21 denotes an operation panel. Moreover, in FIG. 2, the code | symbol 9c shows a grinding fluid supply pipe | tube.

図1、図2および図3に示すように、円柱状インゴットブロック(ワーク)の面取り加工装置1は、前記ワークテーブル4の前側であって前記ロードポート8と前記第二研削ステージ10との空間部にオートローダー(ワークローディング/アンローディング装置)13およびインゴットブロク3本を貯えるワークストッカー14を機枠2上に並設している。符号15は、脚立車を備えた運搬台車16のテーブル上に載置された予備のワークストッカーである。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a chamfering apparatus 1 for a cylindrical ingot block (work) is a front side of the work table 4 and a space between the load port 8 and the second grinding stage 10. An autoloader (workloading / unloading device) 13 and a work stocker 14 for storing three ingot blocks are juxtaposed on the machine frame 2. Reference numeral 15 denotes a spare work stocker placed on the table of the transport carriage 16 provided with a stepladder.

ワークストッカー14,15は、インゴットブロック(ワーク)3本w,w,wを45度傾斜して収納できる断面が逆2等辺三角形状のV字棚段を備え、機枠から突き出した位置決めピン16上に載置されている。   The work stockers 14 and 15 are provided with V-shaped shelves having an inverted isosceles triangle shape capable of storing three ingot blocks (work pieces) w, w, and w inclined at 45 degrees, and positioning pins 16 protruding from the machine frame. It is placed on top.

前記オートローダー機器(ワークローディング/アンローディング装置)13は、ワークストッカー14V字棚段に保管されているインゴットブロック(ワーク)w1本を1対の爪13a,13bで挟持し、両爪を上昇させることによりワークを吊り上げ、ついで、後退、右方向への移動、下降してロードポート8前に位置させ、さらに後退させることによりこのロードポート8からワークをクランプ装置7の主軸台7aと心押台7b間へと搬送する。ワークの一端を主軸台7aのセンター支持軸7a1に当接させた後、心押台7bを空気シリンダー7eで右方向に移動させてセンター支持軸7b1に他端を当接させワークを45度V傾斜させかつ4面を宙吊り状態に支架する。ついで、前記爪13a,13bを離間させてワークの把持を開放し、ついで、両爪13a,13bを支持する固定台13fを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪13a,13bを待機位置へと戻る。   The autoloader device (workloading / unloading device) 13 holds one ingot block (workpiece) w stored in a work stocker 14V-shaped shelf with a pair of claws 13a and 13b and raises both claws. The workpiece is lifted, and then moved backward, moved rightward, lowered to be positioned in front of the load port 8, and further moved backward to move the workpiece from the headstock 7a and the tailstock of the clamping device 7. 7b. After one end of the work is brought into contact with the center support shaft 7a1 of the headstock 7a, the tailstock 7b is moved to the right by the air cylinder 7e, and the other end is brought into contact with the center support shaft 7b1 so that the work is 45 degrees V. Inclined and suspended on 4 sides suspended. Next, the claws 13a and 13b are separated to release the workpiece, and then the fixing base 13f supporting the claws 13a and 13b is lifted, moved to the left, and further moved backward to move both claws. 13a and 13b are returned to the standby position.

また、前記クランプ装置7に宙吊り状態に支架されている面取り加工および洗浄・風乾されたワークを両爪13a,13bで把持し、ついで、両爪13a,13bを支持する固定台13fを上昇させ、左方向に移動させ、さらに、前方向に後退させ両爪13a,13bをワークストッカー14,15の空棚上方へ移動したのち、下降させてワークを前記空棚に載置下後、両爪13a,13bを離間してワークを開放したのち、前記待機位置へと両爪13a,13bを戻す。   Further, the chamfering process and the cleaned and air-dried work supported in a suspended state in the clamp device 7 are gripped by both claws 13a and 13b, and then the fixing base 13f supporting both the claws 13a and 13b is raised, After moving the claw 13a, 13b above the empty shelves of the work stockers 14, 15 after moving the claw 13a, 13b to the left and moving the claw 13a, 13b downward, , 13b are separated and the workpiece is released, and then the claws 13a, 13b are returned to the standby position.

両爪13a,13bを支持する固定台13fの前後方向の移動は、サーボモータ13mにより回転駆動されたボールネジ13kに裏面を螺合させた固定台13fの滑走面13sをコラム13c側面に設けられた案内レール13g上を滑走させることにより行われる。両爪13a,13bを支持する固定台13fの上下方向の移動は、エアーシリンダー13pにより行われる。両爪13a,13bの離間は、図3の円内に示されるマイクロウイークエアシリンダ13eを用いて両爪13a,13bを離間させる。両爪13a,13bの僅かな昇降の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ13lを用いて行う。両爪13a,13bの僅かな前後移動の微調整は、マイクロウイークエアシリンダ13を用いて行う。 The fixed base 13f that supports the claws 13a and 13b is moved in the front-rear direction by providing, on the side surface of the column 13c, the sliding surface 13s of the fixed base 13f that is screwed back to the ball screw 13k that is rotationally driven by the servo motor 13m. This is done by sliding on the guide rail 13g. The vertical movement of the fixing base 13f that supports the claws 13a and 13b is performed by the air cylinder 13p. The two claws 13a and 13b are separated from each other by using a micro week air cylinder 13e shown in a circle of FIG. Fine adjustment of the slight raising and lowering of the claws 13a and 13b is performed using a micro week air cylinder 13l. Both pawls 13a, fine adjustment of a small back-and-forth movement of the 13b is performed using a micro weak air cylinder 13 R.

上記インゴットブロックの面取り加工装置1に設置されたワークストッカー14,15に保管された円柱状インゴットブロックwをオートローダー機器13のロボット爪13a,13bを用い、クランプ装置7の支持軸7a,7bに自動挟持(支架)する工程は次ぎのように行われる。 The cylindrical ingot block w stored in the work stockers 14 and 15 installed in the chamfering processing device 1 for the ingot block is used for the support shafts 7a 1 and 7b of the clamping device 7 by using the robot claws 13a and 13b of the autoloader device 13. The process of automatically clamping (supporting) 1 is performed as follows.

オートローダー機器13のロボット爪13a,13bで直径がRmm、研削取り代(t)設定がtmm厚みの円筒状インゴットブロック(ワーク)の中央部を把持する。S01 Robot claw 13a of the autoloader devices 13, diameter 13b is Rmm, grinding allowance (t) set to grip the central portion of the cylindrical ingot block (work) of t g mm thickness. S01

前記ロボット爪に把持されたワークを主軸台7aの支持軸7aと心押台7bの支持軸7b間へ搬入し、前記心押台7bを前進させて前記ワークwの長手方向(C軸方向)の両端を前記クランプ装置7の支持軸7a,7bで支架させる。なお、支持軸7a,7bの両軸芯を結ぶ線をクランプ装置7のC軸心と呼ぶ。S02 Wherein the gripped workpiece to the robot claws and carried into between the support shaft 7b 1 of the support shaft 7a 1 and tailstock 7b headstocks 7a, the longitudinal axis (C axis of the workpiece w by advancing the tailstock 7b Both ends in the direction) are supported by the support shafts 7a 1 and 7b 1 of the clamp device 7. Note that a line connecting both shaft cores of the support shafts 7a 1 and 7b 1 is called a C-axis center of the clamp device 7. S02

オートローダー機器13のロボット爪13a,13bをワークwより遠ざける。S03   The robot claws 13a and 13b of the autoloader device 13 are moved away from the workpiece w. S03

クランプ装置7に支架させたワークwの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を高さ測定機器HS(例えば、東京精密株式会社のタッチプローブセンサΣD(商品名)、ニコン株式会社のレザー型変位センサー機器、または、特許文献1に示されるCCDカメラを備えた画像撮像装置)を用いて前記ワークを主軸台でC軸周りに360度回転させながら測定する。S04 The outer peripheral position height (H r , H l ) in the vicinity of both ends of the workpiece w supported by the clamp device 7 is used as a height measuring device HS (for example, touch probe sensor ΣD (trade name) of Tokyo Seimitsu Co., Ltd., Nikon Corporation) The workpiece is measured while being rotated 360 degrees around the C axis on the headstock using a leather-type displacement sensor device or an image pickup apparatus equipped with a CCD camera disclosed in Patent Document 1. S04

この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の差(H−H)の1/2量を数値制御装置の演算部で算出する。S05 The numerical controller calculates a ½ amount of the difference (H h −H m ) between the maximum value (H h ) and the minimum value (H m ) of the outer peripheral position height from the two C-axis measured. Part. S05

また、クランプ装置7のC軸心とカップホイール型砥石10gの研削開始点位置間の距離(R/2−t)と前記最小値(H)の大小を数値制御装置の比較部で比較し、(R/2−t−H)の値が正となる方向であって、クランプ装置7のC軸心と高さ測定機器HSを含む平面上でワークのC軸心を移動させる方向を決める。S06 Further, the distance between the C axis of the clamp device 7 and the grinding start point position of the cup wheel type grindstone 10g (R / 2−t g ) and the minimum value (H m ) are compared in the comparison unit of the numerical controller. Then, the value of (R / 2−t g −H m ) is a positive direction, and the C axis of the workpiece is moved on a plane including the C axis of the clamp device 7 and the height measuring device HS. Decide the direction. S06

前記ワークwの中央を前記オートローダー機器13のロボット爪13a,13bで把持した後、クランプ装置7の心押台7bを後退させてワークの挟持を開放する。S07   After the center of the workpiece w is gripped by the robot claws 13a and 13b of the autoloader device 13, the tailstock 7b of the clamping device 7 is retracted to release the workpiece. S07

前記オートローダー機器のロボット爪に把持されたワークを前記の算出された(H−H)の1/2量だけインゴットブロックのC軸位置を移動させる前記クランプ装置の支持軸心(C軸)への補正を行う。S08 Support axis (C-axis) of the clamp device for moving the C-axis position of the ingot block by a half amount of the calculated (H h -H m ) of the work held by the robot claw of the autoloader device ). S08

前記心押台7bを前進させて前記クランプ装置7の支持軸7a,7bに支架させる。S09 The tailstock 7b is moved forward to be supported on the support shafts 7a 1 and 7b 1 of the clamp device 7. S09

ロボット爪13a,13bをワークwより遠ざける。S10   The robot claws 13a and 13b are moved away from the workpiece w. S10

支架させた前記ワークwの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を前記高さ測定機器HSを用いて前記ワークwを主軸台7aのサーボモータでC軸周りに360度回転させながら測定する。S11 The height of the outer peripheral position (H r , H l ) in the vicinity of both ends of the supported work w is rotated 360 degrees around the C axis by the servo motor of the headstock 7a using the height measuring device HS. Measure while. S11

この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)が共に(R/2−t)mm以上であればワークのクランプ装置7への自動クランプ終了の信号を発信しS12a、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックのインフィード面取り研削加工を開始する。S13 The value of the maximum value of the peripheral position height from C axis of the measured two points (H h) and minimum value (H m) (H h, H m) are both (R / 2-t g) mm If it is above, the signal of the completion | finish of automatic clamping to the clamp apparatus 7 of a workpiece | work will be transmitted, and S12a will start the infeed chamfering grinding process of the cylindrical ingot block by the cup wheel type grindstone of the next process. S13

前記測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)の少なくとも1点の外周位置高さの値が(R/2−t)mm未満であればワークのクランプ装置への自動クランプ不良の信号を発信しS12b、前記オートローダー機器13のロボット爪13a,13bでワークwの中央部を把持した後、前記心押台7bを後退させてワークのクランプ装置7による支架を開放し、次いでロボット爪13a,13bをワークストッカー14へ移動させる(ワークをクランプ装置7外へ搬送する)。S14 The value of the outer peripheral position height of at least one of the maximum value (H h ) and the minimum value (H m ) (H h , H m ) of the outer peripheral position height from the two measured C axes. Is less than (R / 2−t g ) mm, an automatic clamping failure signal is sent to the workpiece clamping device, and the center portion of the workpiece w is gripped by the robot claws 13a and 13b of the autoloader device 13 in S12b. Thereafter, the tailstock 7b is moved backward to release the support by the workpiece clamping device 7, and then the robot claws 13a and 13b are moved to the workpiece stocker 14 (the workpiece is conveyed out of the clamping device 7). S14

上記S13工程のカップホイール型砥石10gによる円筒状インゴットブロックの面取り研削加工は、インゴットブロックを宙吊りに支架したクランプ機構7を左右方向に1〜15mm/分速度で移動させながら、かつ、主軸台のセンター支持軸7aを10〜300rpmの回転速度で回転させながら800〜3,000rpmの回転速度で回転しているカップホイール型砥石の一対10g,10gの砥石軸をクランプ装置7のC軸心側へ前進させてカップホイール型砥石10g,10gの刃先位置がクランプ装置7のC軸心から(R/2−t)の距離(研削開始点位置)までインフィードして研削加工を開始し、研削液を5〜100cc/分の量研削作業点に供給させながら前記カップホイール型砥石の一対10g,10gにより移動するインゴットブロック外周面厚みをtmmの取り代量除去するインフィード円筒研削加工である。 The chamfering grinding process of the cylindrical ingot block by the cup wheel type grindstone 10g in the step S13 is performed while moving the clamp mechanism 7 that supports the ingot block suspended in the left-right direction at a speed of 1 to 15 mm / min, The center support shaft 7a 1 is rotated at a rotational speed of 10 to 300 rpm, and a pair of 10 g and 10 g of the grinding wheel shaft rotating at a rotational speed of 800 to 3,000 rpm is connected to the C axis side of the clamp device 7. is advanced cup wheel type grindstone 10g, and the infeed edge position of 10g from C axis of the clamping device 7 to (R / 2-t g) distance (grinding start point position) to start the grinding to, While supplying the grinding fluid to the grinding work point in an amount of 5 to 100 cc / min, the cup wheel grindstone is transferred by a pair of 10 g and 10 g. The ingot block peripheral surface thickness of a infeed cylindrical grinding of allowance removal amount of t g mm.

面取り加工される円柱状インゴットブロック(ワーク)w市販品の素材としては、直径が8〜12インチの単結晶シリコンインゴットブロック、直径が2〜6インチのサファイアインゴットブロック、GaAsインゴットブロック等が挙げられる。ワーク長さは100〜1,000mmである。   Cylindrical cylindrical ingot block (work) w Examples of commercially available materials include single crystal silicon ingot blocks having a diameter of 8 to 12 inches, sapphire ingot blocks having a diameter of 2 to 6 inches, and GaAs ingot blocks. . The work length is 100 to 1,000 mm.

カップホイール型砥石10g,11gによる円柱状インゴットブロック(ワーク)wの研削取り代(t)はシリコンインゴットブロックの場合は0.5〜6mm、サファイアインゴットブロック、GaAsインゴットブロックの場合は0.5〜1.0mmである。 The grinding allowance (t g ) of the cylindrical ingot block (work) w by the cup wheel type grindstones 10g and 11g is 0.5 to 6 mm in the case of the silicon ingot block, and 0.5 in the case of the sapphire ingot block and the GaAs ingot block. -1.0 mm.

本願発明のインゴットブロックの自動クランプ方法は、特許文献2記載の一対のカップホイール型研削砥石10g,10gを用いて円筒研削する円筒研削装置に利用できるし、特許文献1記載の1個の円筒研削砥石で円柱状インゴットブロックを円筒研削する円筒研削装置にも採用できる。   The ingot block automatic clamping method of the present invention can be used in a cylindrical grinding apparatus that performs cylindrical grinding using a pair of cup wheel type grinding wheels 10g, 10g described in Patent Document 2, or one cylindrical grinding described in Patent Document 1. The present invention can also be adopted in a cylindrical grinding apparatus that cylindrically grinds a cylindrical ingot block with a grindstone.

上述のS12b工程で自動クランプ不良と判定された円柱状インゴットブロックwは、円筒研削加工が行われずに回収されるので、研削量(t)を前記設定研削量(t)よりも大きい値とした円筒研削材料として再使用可能である。 Since the cylindrical ingot block w determined to have an automatic clamping failure in the above-described step S12b is recovered without being subjected to cylindrical grinding, the grinding amount (t) is set to a value larger than the set grinding amount (t g ). Can be reused as a cylindrical grinding material.

本発明のオートローダー機器13を利用する円筒状インゴットブロックwの自動クランプ方法は、研削取り代(t)が小さいインゴットブロックであってもクランプ装置7上で、インゴットブロックの研削砥石による面取り加工の可能性有無を評価できるので、不良インゴットブロックに研削加工の機会を与えない。また、研削取り代(t)が小さいので、面取り加工屑の発生量を少なくすることができる。 The automatic clamping method of the cylindrical ingot block w using the autoloader device 13 of the present invention is such that the ingot block is chamfered with a grinding wheel on the clamping device 7 even if the ingot block has a small grinding allowance (t g ). The possibility of grinding can be evaluated, so that the defective ingot block is not given an opportunity for grinding. Moreover, since the grinding allowance ( tg ) is small, the generation amount of chamfering process waste can be reduced.

1 面取り加工装置
w 円柱状インゴットブロック
7 クランプ機構
7a 主軸台
7b 心押台
8 ロードポート
10 第一研削ステージ
11 第二研削ステージ
13 オートローダー機器
14 ワークストッカー
HS 高さ測定機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamfering processing apparatus w Cylindrical ingot block 7 Clamp mechanism 7a Shaft base 7b Tailstock 8 Load port 10 First grinding stage 11 Second grinding stage 13 Autoloader equipment 14 Work stocker HS Height measuring equipment

Claims (1)

オートローダー機器のロボット爪で直径がRmm、研削取り代(t)設定がtmm厚みの円筒状インゴットブロックの中央部を把持し、
クランプ装置を構成する主軸台と心押台の間へ前記ロボット爪に把持された円筒状インゴットブロックを搬入し、
前記心押台を前進させて前記円筒状インゴットブロックの長手方向(C軸方向)の両端を前記クランプ装置で支架させた後、オートローダー機器のロボット爪を前記円筒状インゴットブロックより遠ざけ、クランプ装置に支架させた前記円筒状インゴットブロックの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を高さ測定機器により前記円筒状インゴットブロックを主軸台でC軸周りに360度回転させながら測定し、
この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値と最小値の差(H−H)の1/2量を算出し、
次いで、前記円筒状インゴットブロックの中央を前記オートローダー機器のロボット爪で把持した後、クランプ装置の心押台を後退させて前記円筒状インゴットブロックの挟持を開放し、
前記オートローダー機器のロボット爪に把持された前記円筒状インゴットブロックを前記の算出された(H−H)の1/2量だけ円筒状インゴットブロックのC軸位置を前記クランプ装置の支持軸(C軸)に対する移動を行う補正を行った後、前記心押台を前進させて前記クランプ装置に支架させるとともに、ロボット爪を前記円筒状インゴットブロックより遠ざけ、
支架させた前記円筒状インゴットブロックの両端近傍の外周位置高さ(H,H)を高さ測定機器を用いて前記ワークを主軸台でC軸周りに360度回転させながら測定し、
この測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)が共に(R/2−t)mm以上であれば前記円筒状インゴットブロックのクランプ装置への自動クランプ終了の信号を発信し、次工程のカップホイール型砥石による円筒状インゴットブロックの面取り研削加工を開始する、
前記測定された2点のC軸線上からの外周位置高さの最大値(H)と最小値(H)の値(H,H)の少なくとも1点の外周位置高さの値が(R/2−t)mm未満であれば前記円筒状インゴットブロックのクランプ装置への自動クランプ不良の信号を発信し、前記オートローダー機器のロボット爪で前記円筒状インゴットブロックの中央部を把持した後、前記心押台を後退させて前記円筒状インゴットブロックの支架を開放し、次いでロボット爪を移動させて前記円筒状インゴットブロックを前記クランプ装置外へ搬送する、
ことを特徴とするインゴットブロックの自動クランプ方法。
Diameter robot claws autoloader devices Rmm, grinding allowance (t) set to grip the central portion of the cylindrical ingot block of t g mm thickness,
A cylindrical ingot block held by the robot claw is carried between the headstock and the tailstock constituting the clamp device,
After the tailstock is advanced and both ends in the longitudinal direction (C-axis direction) of the cylindrical ingot block are supported by the clamp device, the robot claw of the autoloader device is moved away from the cylindrical ingot block, and the clamp device The height of the outer peripheral position (H r , H l ) in the vicinity of both ends of the cylindrical ingot block supported on the shaft is measured by rotating the cylindrical ingot block 360 degrees around the C axis on the headstock using a height measuring device. ,
Calculate the ½ amount of the difference (H h −H m ) between the maximum value and the minimum value of the outer peripheral position height from the two C-axis measured.
Next, after gripping the center of the cylindrical ingot block with the robot claw of the autoloader device, retreat the tailstock of the clamp device to release the holding of the cylindrical ingot block,
The C-axis position of the cylindrical ingot block held by the robot claw of the autoloader device is ½ of the calculated (H h −H m ), and the C-axis position of the cylindrical ingot block is the support shaft of the clamp device. After performing correction for movement with respect to (C axis), the tailstock is moved forward to be supported on the clamp device, and the robot claw is moved away from the cylindrical ingot block,
Measure the outer peripheral position height (H r , H l ) in the vicinity of both ends of the supported cylindrical ingot block while rotating the workpiece 360 degrees around the C axis on the headstock using a height measuring device,
The value of the maximum value of the peripheral position height from C axis of the measured two points (H h) and minimum value (H m) (H h, H m) are both (R / 2-t g) mm If it is above, a signal of automatic clamping end to the clamping device of the cylindrical ingot block is transmitted, and chamfering grinding processing of the cylindrical ingot block by the cup wheel type grindstone in the next process is started.
The value of the outer peripheral position height of at least one of the maximum value (H h ) and the minimum value (H m ) (H h , H m ) of the outer peripheral position height from the two measured C axes. Is less than (R / 2−t g ) mm, an automatic clamping failure signal is transmitted to the clamping device of the cylindrical ingot block, and the central portion of the cylindrical ingot block is moved by the robot claw of the autoloader device. After gripping, the tailstock is retracted to release the support of the cylindrical ingot block, and then the robot claw is moved to convey the cylindrical ingot block out of the clamping device.
An ingot block automatic clamping method characterized by the above.
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